CN105721025A - 一种利用手机模拟磁数据传输的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用手机模拟磁数据传输的装置，所述装置包括手机和安装在手机中的传输模块和驱动电路，所述传输模块包括磁材及励磁线路，所述驱动电路经配置以接收由存储于手机内的磁数据处理得到的编码信号，所述驱动电路通过所述传输模块产生交变磁场，所产生的磁场信号供外部读取磁头感应以完成磁数据读取。本发明只需用手机靠近读取磁头的位置，即可安全、可靠地完成磁数据传输与读取，对现有磁数据读取系统兼容性高，可实现一机多卡，便于磁数据管理及保存等多方面应用。
Description
技术领域
本发明涉及磁数据(或称磁条数据)存储及传输技术，特别是涉及一种利用手机模拟磁数据传输的装置。
背景技术
磁存储技术已发展100年，普遍的存在我们日常生活中，如磁条卡、磁卡火车票、电脑硬盘等，磁存储是利用涂覆在载体表面的磁性材料具有两种不同的磁化状态来表示二进制信息的“0”和“1”。将磁性材料均匀地涂覆在圆形的铝合金或塑料的载体上就成为磁盘，涂覆在纸卡上就成为磁票，涂覆在塑料上就成为磁条卡。生活中磁存储产品相当多，如票务系统的磁卡火车票或磁条机票，但一次性使用不仅浪费资源，且安全不足，冒名使用、污损消磁等问题。磁条卡为日常生活中会员卡、金融卡的使用，但每个人持有的卡片数量也相当可观。
磁存储使用磁头读写数据，磁头指的是通过磁性原理读取磁性介质上数据的部件。常见的磁头包括硬盘磁头，磁带播放机磁头等。磁头由内有空隙的环形铁芯和绕在铁芯上的线圈构成。磁头以读取模式经过磁存储介质时会生成微弱脉冲电流，经放大信号并对进行解码成二进制数据。磁介质数据以磁极性产生不同的电动势所存储，当磁化后的材料，受到了外来的能量的影响，比如加热、冲击，其中的各磁畴的磁距方向会变得不一致，磁性就会减弱或消失，致使数据错乱丢失。
如磁卡火车票或是磁条飞机票皆为一次性使用，且安全不足，冒名使用、污损消磁等问题；磁条卡在日常生活中作为身份识别、金融管理等功能而使用，但随着时间的推移，磁条卡片数量一多，管理及携带就是一个麻烦事。且现有磁介质存储(意指磁条卡、磁带、磁盘)所遇到的消磁、泄漏、传输及密度等问题。磁介质存储技术已使用多年，随着科技技术的演进，一些使用上的问题仍无较好的解决。
发明内容
本发明的主要目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用手机模拟磁数据传输的装置，只需用手机靠近读取磁头的位置即可安全、可靠地完成磁数据传输，模拟磁条卡刷卡读取磁数据的过程，对现有磁存储数据读取系统的兼容性高，可灵活进行系统升级及应用于各种场景，实现数字化、便携式、低功耗的应用。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种利用手机模拟磁数据传输的装置，所述装置包括手机和安装在手机中的传输模块和驱动电路，所述传输模块包括磁材及励磁线路，所述驱动电路经配置以接收由存储于手机内的磁数据处理得到的编码信号，所述驱动电路通过所述传输模块产生交变磁场，所产生的磁场信号供外部读取磁头感应以完成磁数据读取。
进一步地，所述传输模块的厚度在1mm以下，所述励磁线路的线径宽度为0.1～0.3mm，所述磁材是厚度为0.02～0.03mm的纳米晶合金或厚度为0.05～0.1mm的坡莫合金。
进一步地，所述传输模块还包括设置在手机内的柔性电路板，所述传输模块为多层电路结构，所述励磁线路蚀刻在所述柔性电路板上，所述磁材设置于所述励磁线路之间，蚀刻在柔性电路板上的所述励磁线路与手机上的其它天线整合形成一体化的结构。
进一步地，所述编码信号是经由正弦波半周振荡或傅里叶变换合成的方波，使所述传输模块产生交变的磁场。
进一步地，所述驱动电路包括H桥电路，所述编码信号经由所述H桥电路进行数字信号电流放大，使所述传输模块产生交变的磁场。
进一步地，不同磁数据传输装置的协议编码数字化，存储在手机里。
进一步地，所述传输模块为双向传输模块，所述装置还包括磁数据双向处理电路，用于进行发送磁场的功率放大及磁信号的接收处理和数字化，从而实现双向磁数据传输。
进一步地，还包括满足系统设置需求的集成电路，所述集成电路包括编码电路、放大电路和时钟电路。
进一步地，所述编码电路是根据现有磁条规范磁数据编码进行电路逻辑设计的编码电路。
进一步地，所述放大电路用于将交变磁场的信号放大及抵消所述励磁线路的电感效应所产生的反电动势。
本发明提供一种利用手机来模拟磁存储的方案，解决了磁条车票、机票一次性使用以及随时间推移所产生的诸多磁条卡片管理及使用等问题，可利用手机系统进行上百张的磁条卡讯息管理及保存。现有磁条卡有安全不足、冒名使用、污损消磁等问题，利用手机，票务的身份辨别及安全性可通过生物识别或密码进行保护，电子数据也可多次变更使用。
本发明解决了兼容性问题，磁数据读取系统不需要变动，也不需要用户进行传统的刷卡动作，可直接模拟磁条卡、磁带、磁盘等磁介质数据的读取过程。例如，只需用手机靠近读取磁头的位置，即可安全、可靠地完成数据传输。
而且，通过传输模块的磁感应放大作用与读取磁头产生互感来完成磁数据读取，这就可以将磁数据可读取范围设置成平面型覆盖范围，读取范围较广。
本发明可利用手机系统进行磁数据编码，直接驱动传输模块进而完成对磁条卡等磁介质的模拟，且不需要手机与另外一个控制单元进行通信，减少了功耗及通讯错误等问题。另外，由手机系统实现驱动，可方便地随不同应用场景进行系统升级。其应用场景灵活，可随需求确定是否对传输数据进行加密。
附图说明
图1是本发明一种实施例中的传输模块结构示意图；
图2是本发明另一种实施例的双向传输模块结构示意图；
图3是本发明实施例的传输模块与NFC天线的分解示意图；
图4是本发明实施例的传输模块装置在手机的设置图；
图5是一般磁头读取数据的原理图；
图6是本发明实施例的传输模块传输时磁头读取示意图；
图7是本发明实施例的利用手机模拟磁数据传输的装置示意图；
图8是本发明实施例的磁数据双向处理电路架构图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
参见图1至图8，在一些实施例中，一种利用手机模拟磁数据传输的装置，所述装置包括手机和安装在手机中的传输模块和驱动电路，所述传输模块包括磁材及励磁线路，所述驱动电路经配置以接收由存储于手机内的磁数据处理得到的编码信号，所述驱动电路通过所述传输模块产生交变磁场，所产生的磁场信号供外部读取磁头感应，模拟磁条卡刷卡读取磁数据的过程，完成磁数据读取。
在一些实施例中，所述传输模块的厚度在1mm以下，所述励磁线路的线径宽度为0.1～0.3mm，所述磁材是厚度为0.02～0.03mm的纳米晶合金或厚度为0.05～0.1mm的坡莫合金。
在一些实施例中，所述传输模块还包括设置在手机内的柔性电路板，所述传输模块为多层电路结构，所述励磁线路蚀刻在所述柔性电路板上，所述磁材设置于所述励磁线路之间，蚀刻在柔性电路板上的所述励磁线路与手机上的其它天线整合形成一体化的结构。
在一些实施例中，所述编码信号是经由正弦波半周振荡或傅里叶变换合成的方波，使所述传输模块产生交变的磁场。
在一些实施例中，所述驱动电路包括H桥电路，所述编码信号经由所述H桥电路进行数字信号电流放大，使所述传输模块产生交变的磁场。
在一些实施例中，不同磁数据传输装置的协议编码数字化，存储在手机里。
在一些实施例中，所述传输模块为双向传输模块，所述装置还包括磁数据双向处理电路，用于进行发送磁场的功率放大及磁信号的接收处理和数字化，从而实现双向磁数据传输。
在一些实施例中，还包括满足系统设置需求的集成电路，所述集成电路包括编码电路、放大电路和时钟电路。
在一些实施例中，所述编码电路是根据现有磁条规范磁数据编码进行电路逻辑设计的编码电路。
在一些实施例中，所述放大电路用于将交变磁场的信号放大及抵消所述励磁线路的电感效应所产生的反电动势。
如图1和图7所示，在一种实施例中，传输模块包括磁材11和围绕在所述磁材11上的励磁线路12，所述励磁线路12和所述磁材11设置成适于安装在手机上的扁平结构，所述励磁线路12经配置以接收基于手机存储的磁数据所形成的励磁电流，并通过所述励磁电流产生磁场信号，所产生的磁场信号供外部读取磁头72感应以进行磁数据读取。
在优选的实施例中，所述扁平结构的厚度在1mm以下。
在一种优选的实施例中，所述励磁线路12的线径宽度为0.1～0.2mm且线路的电阻值保持在10Ω以内，所述磁材11为厚度为0.02～0.03mm的纳米晶合金。
在另一种优选的实施例中，所述励磁线路12的线径宽度为0.1～0.2mm且线路的电阻值保持在10Ω以内，所述磁材11为厚度为0.05～0.1mm的坡莫合金。
如图2所示，在另一种优选的实施例中，传输模块为双向传输模块，该双向传输模块除了包括磁材21和围绕在所述磁材21上的励磁线路22之外，还包括磁信号接收线路23。磁信号接收线路23也设置成适于安装在手机上的扁平结构，所述磁信号接收线路23经配置以感应由其他设备基于磁数据所产生的磁场信号，搭配转换成相应的电信号并输出以供所述传输模块所属的手机读取。
参见图3-4，所述装置包括设置在手机内的柔性电路板，所述励磁线路为多层电路结构，所述线路蚀刻在柔性电路板上，所述磁材料设置于所述励磁线路之间，所述线路蚀刻在柔性电路板上可与手机上的其它天线进行整合形成一体化的结构。
现有技术中，当磁头在磁存储介质交变的磁场上划动过时，感应电动势放大信号进行编码，每种磁存储数据都有它规定的编码，例如磁条卡是以ABA、F2F等多种编码规则，软硬盘是以ASCII、UTF-16等多种编码规则，本发明实施例利用手机的系统，可以模拟多种磁存储数据的编码，进而达成在不同磁存储设备的数据传输功能。
参阅图1所示本发明的传输模块一种实施例，传输模块为扁平结构，优选厚度在1mm以下。根据传统的磁数据存储介质，磁卡要插入刷卡槽拖动，通过与刷卡槽内的磁头接触的方式进行磁数据读取(如图5所示，刷卡时是拖动卡片让磁头读取连续的电动势数据)。与传统的磁数据存储介质不同，本发明实施例中，磁数据不再记录于平面物理形态的卡中，而是可以将磁数据存在手机的内存里，手机以数据流的方式传输到传输模块，由传输模块向周围产生磁场，让磁头以一定距离读取连续的电动势数据，从而“模拟”卡片拖动让磁头读取连续的电动势数据。
如上所述，由于本发明实施例的方案改变了将磁数据存储在磁条片上由磁头读取的传统方式，磁数据可以在电子设备如手机的内存中存储并以数据流的方式进行传输，再由传输模块产生磁场供磁头读取，因此可以改善数据内容的安全性及完整性，也可以改善可存储的磁数据量。由于传统的磁条卡容易被侧录、被复制，而根据本发明实施例，由于不存在实体的磁条可以读取，所以数据安全性大大的增加，而且，不存在实体的磁条也就不会存在消磁的问题，数据内容的完整性与可靠性也就得到了保障，为用户的使用提供更大的方便。另一方面，传统的磁头读取是透过气隙读取电动势，所以只能在气隙点进行读取，而本发明实施例是由传输模块产生磁场，通过实现磁感应，来供磁头读取磁数据，所以在感应磁场的覆盖范围内就能进行数据传输，数据读取的范围从一个点变成一个面。由于传统的磁道的数据存储是由连续的SN，NS，SN，NS磁场所组成，所以需要存储的数据量越多，磁条的长度就要越长，而本发明实施例不需要实体的磁条来存储数据，只需传输模块接收来自手机的内存的数据，产生磁场并通过磁场传输数据。根据实际需求，传输模块尺寸越大，可数据传送的范围就越广。
图2所示是本发明一种优选实施例，其中，所述传输模块搭配磁数据双向处理电路，具备发送功能及接收功能，传输模块为双向传输模块，包括磁材21、励磁线路22和磁信号接收线路23组成发送及接收传输功能。
图1所示的传输模块只包括磁材11和励磁线路12，因此仅具备发射功能，图2包括磁材21、励磁线路22和磁信号接收线路23，所以具备发送功能及接收功能。图1所示的实施例能够实现模拟磁条卡刷卡的功能，但并不能接收刷卡机来的信号，而目前的刷卡器都是单向接收磁条信号，不具备发送功能，因此图1可与这种刷卡器配合。而根据图2的设计，假设两部手机都设置有双向传输模块以及磁数据双向处理电路，则两部手机能以此方式通讯。例如，当一个传输模块A的发送线路21发送信号至另一个传输模块B的接收线路23时，另一个传输模块B的发送线路22可回送信号给传输模块A的接收线路23，进而完成发送与接收的交互。
图3是一种实施例的传输模块与NFC天线整合的分解示意，整个传输模块是由柔性电路板所完成，根据特性NFC天线31使用在手机里需背贴铁氧体降低金属材料对信号磁场的吸收，传输模块本身所带的磁材33可以达到此功能。NFC天线31与线圈上片32可蚀刻在同一块柔性电路板上，磁材料33放置于线圈上片32及线圈下片34中间，整装一体模组化。
图4示出一些不同实施例的传输模块在智能手机的配置，传输模块可设置在背盖41、电池43及手机主板42上，传输模块可通透手机面板及金属背盖，放置的位置也可与现有的天线进行整合。
图5是一般磁头读取数据的原理，当磁头52滑过磁存储体53时磁极产生了电动势，由于磁生电的效应，磁头产生了微弱的信号51，当微弱的讯号经连续的发生并且放大，经过编码后产生了数据流，此为磁头工作原理。
图6是根据本发明的传输模块传输时读取的情况，传输模块63经过编码励磁后，产生磁场62，形成规律性的磁极转换，此时静止的磁头61感应到，就如同磁头滑过了磁存储体时一样产生了电动势，进而完成了数据读取的工作。
图7是根据本发明的手机刷磁卡实施例，应用端调用终端系统的磁传输协议API71，通过驱动电路74控制底层的传输模组73，进行磁数据传输到外部的读取磁头72，传输过程如需要对数据加密则调用加密单元，可采用手机内的逻辑加密芯片75或是智能卡芯片76的加密机制。
图8是根据本发明实施例的双向电路，传输双方皆具备此电路时，则可达成双向通讯，电路的接收数据经协议编码81后，经功率放大82输出信号，功率放大82输出的功率取决于传输模块的设计，一般随着手机设计进行传输模块尺寸及外型的调整时，功率放大82就需调整匹配的输出功率；接收信号时，由于信号较微弱，所以需经过信号放大83进行放大，然后协议编码出资料，利用数字解码84进行解码得出数字信号的数据。
传输模块可利用手机原有电源管理单元的放大电路做调频式的正弦波半周振荡或傅里叶合成方波来进行驱动，或者通过系统的GPIO经由编码信号放大电路产生脉冲电流进行驱动。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种利用手机模拟磁数据传输的装置，其特征在于，所述装置包括手机和安装在手机中的传输模块和驱动电路，所述传输模块包括磁材及励磁线路，所述驱动电路经配置以接收由存储于手机内的磁数据处理得到的编码信号，所述驱动电路通过所述传输模块产生交变磁场，所产生的磁场信号供外部读取磁头感应以完成磁数据读取。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传输模块的厚度在1mm以下，所述励磁线路的线径宽度为0.1～0.3mm，所述磁材是厚度为0.02～0.03mm的纳米晶合金或厚度为0.05～0.1mm的坡莫合金。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述传输模块还包括设置在手机内的柔性电路板，所述传输模块为多层电路结构，所述励磁线路蚀刻在所述柔性电路板上，所述磁材设置于所述励磁线路之间，蚀刻在柔性电路板上的所述励磁线路与手机上的其它天线整合形成一体化的结构。
4.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述编码信号是经由正弦波半周振荡或傅里叶变换合成的方波，使所述传输模块产生交变的磁场。
5.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述驱动电路包括H桥电路，所述编码信号经由所述H桥电路进行数字信号电流放大，使所述传输模块产生交变的磁场。
6.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，不同磁数据传输装置的协议编码数字化，存储在手机里。
7.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述传输模块为双向传输模块，所述装置还包括磁数据双向处理电路，用于进行发送磁场的功率放大及磁信号的接收处理和数字化，实现双向磁数据传输。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括满足系统设置需求的集成电路，所述集成电路包括编码电路、放大电路和时钟电路。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述编码电路是根据现有磁条规范磁数据编码进行电路逻辑设计的编码电路。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述放大电路用于将交变磁场的信号放大及抵消所述励磁线路的电感效应所产生的反电动势。
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